微机原理与接口技术教案Word文件下载.docx

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微型计算机通常由微处理器（即CPU）、存储器（ROM，BAM）、I／O接口电路及系统总线（包括地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）组成。

计算机编程语言的发展。

介绍各编程语言的特点，本门课程主要学习汇编语言。

1.3计算机中信息的表示及运算基础

计算机中的数和编码系统

计算机中的进位计数制

✧进位计数制的基本概念

◆课堂讨论：

为什么要使用二进制和十六进制，各进制间是否可以相互转换？

✧四种不同进制数（二、八、十、十六进制）的相互转换（课堂练习）

计算机中带符号数的表示

✧原码、反码和补码的表示方法

✧原码、反码和补码之间的转换

◆课堂练习

补码加减运算

✧补码加减运算规则[X±

Y]补=[X]补±

[Y]补

◆例题分析

[例1]X=-0110100B，Y=+1110100B，求X+Y=？

[例2]X=-56，Y=-17，求X-Y=？

◆通过例题强调：

运算完后要先判断结果的正负，结果若为负数，则需进行变补运算才能得到结果的真值。

即[X±

Y]原[[X±

Y]补]补

溢出判断

[例3]X=-62H，Y=-3BH，求X+Y=？

[例4]X=-1FH，Y=-4AH，求X+Y=？

✧溢出和进位的区别，

✧溢出判断标准：

若最高进位⊕次高位进位=1，则结果产生溢出。

小结

1）主要介绍了计算机的发展以及计算机的基础知识。

2）要求掌握：

二、十、十六进制的相互转换，无符号数、带符号数、真值、机器数的区别，原码、反码、补码、真值之间的相互转换方法，补码加减运算，进位和溢出的概念。

课外作业及思考题

1）课后练习1,2,3,5,6题自行练习。

课后记载:

第1章计算机基础知识

（2）

1.3微机中信息的表示及运算基础

第2章8086体系结构

（1）

2.18086CPU结构（内部结构）

掌握二-十进制数的表示（BCD数）；

掌握二-十进制数的加减运算；

掌握字符的编码（ASCII码）；

掌握8086微处理器的基本结构和工作原理。

二-十进制数（BCD数）的加减运算结果调整

复习巩固

计算机中的进位计数制及进制间的转换

计算机中带符号数的表示：

原、反、补码的表示和转换

补码加减运算：

[X±

溢出判断：

二-十进制数（BCD数）

✧二-十进制数的表示：

用四位二进制数表示一位十进制数。

✧二-十进制数的加减运算

例题中BCD数运算结果为什么不再是BCD数？

为什么与十进制结果不符？

◆通过例题讨论，分析结果不一致的原因：

BCD数在计算机中按十六进制运算“逢十六进一”，而十进制为“逢十进一”。

若要BCD数运算中仍保有十进制的“逢十进一”的效果，则对运算结果需进行调整。

✧二-十进制数的加减运算调整原则

加法调整规则：

（1）若二进制和小于10，则保持不变化。

（2）若二进制和大于等于10，或有进位，则和数应加6修正。

减法调整规则：

（1）若相减不发生借位，则减法直接进行。

（2）若相减低位向高位发生借位，则低位应减6修正。

◆课堂练习：

用BCD码计算94+7=101

字符的编码（ASCII码）

✧目前微机中应用最普遍的美国标准信息交换码

✧常用字符ASCII码：

回车0DH/换行0AH/0~9（30H~39H）/a~z（61H~7AH）/A~Z（41H~5AH）

28086体系结构

从前续课程学习已经知道计算机的基本结构，从而可知微机的基本结构有运算器、控制器和存储器等，这些器件又是怎样构成微型计算机的以及怎样在CPU的指挥下工作的？

这就是本节课要解决的间题。

2.18086CPU结构

初步认识：

8086是16位微处理器，数据总线16位，地址总线20位（寻址范围1M），40脚双列直插组件封装。

◆课堂提问：

计算机系统的三总线结构是哪三种总线？

——数据总线、地址总线、控制总线

8086CPU的内部结构（基于图2.18086CPU的内部结构框图讲解）

✧BIU（BusInterfaceUnit总线接口部件）：

实现CPU与存储器或I/O口间数据传送

组成：

1个20位地址加法器、专用寄存器组（段寄存器和指令指针寄存器等）、

指令队列、总线控制逻辑

✧EU（ExecutionUnit指令执行部件）：

主要功能是执行指令

算术逻辑运算单元ALU、1个16位标志寄存器FLAGS、

1个数据暂存寄器、8个通用16位寄存器组、EU控制器

8086CPU的工作原理

✧与一般CPU工作原理对比，解释流水线技术

✧动画演示8086CPU流水线工作过程

1）主要介绍了计算机中常用的编码方式：

BCD、ASCII

BCD数的表示、加减运算，以及常用字符的ASCII码

3）主要学习了Intel8086／8088微处理器基本结构和工作原理

1）课后练习1~3题自行练习；

2）预习：

8086CPU的寄存器结构

2.18086CPU结构（内部结构+寄存器结构+管脚与功能）

熟练掌握8086CPU内部寄存器组的定义及用法；

基本掌握8086微处理器管脚的功能；

熟练掌握物理地址/逻辑地址的概念；

掌握存储器结构和分段的意义；

熟练掌握物理地址的形成方式；

8086CPU内部寄存器组的定义及用法；

堆栈段的使用

第1章课堂作业评讲

1．下列无符号数中最大的数是C。

错解：

D（2人）

A.（98）16B.（152）10C.（10011001）2D.（227）8

2．二进制数10.11101B写成浮点数形式是D。

错解：

A（2人）、B（1人）

A.1011101×

10-5B.1011101×

2-1000

C.1.011101×

10+1D.1.011101×

2+0001

3.设x＝-46，y＝117，则[x-y]补和[x+y]补分别等于B。

D（2人）

A.D2H和75HB.5DH和47H

C.2EH和71HD.47H和71H

4．补码表示的8位二进制有符号数表示的数值范围是D。

错解:

A（3人）、C（14人）

A.0～255B.0～256C.-127～127D.-128～127

5．利用二进制补码完成有符号数加法运算：

（16）+（-32）

[16]补=00010000B[-32]原=10100000B[-32]补=11100000B

所以：

[16-32]补=[16]补+[-32]补=00010000B+11100000B=11110000B

（16）+（-32）=[11110000B]补=10010000B=-16

出错之处：

1）直接用原码相加；

2）原反补码求取出错；

3）纯计算错误；

4）没有结论

第2章内容回顾

8086CPU的内部结构：

BIU+EU（功能和组成）

8086CPU的流水线工作方式

28086体系结构

8086CPU的寄存器结构

注意强调

✧16位的AX/BX/CX/DX也可拆成两个8位的寄存器使用；

✧初步介绍存储器的分段存储的概念，由此给出段首地址和偏移地址的概念，帮助理解段寄存器和地址寄存器的功能；

✧寄存器存在“隐含寻址”的概念，即要记住寄存器和对应的段首地址寄存器，这是后面学习指令寻址的基础。

✧IP用来存放将要执行的下一条指令（不是当前指）在代码段中的偏移地址。

具有自动加1功能。

巩固牢记标志寄存器各位的含义。

8086CPU的管脚与功能

✧两种工作模式：

最大模式、最小模式

✧40个引脚，32个引脚功能固定，8个引脚随工作模式不同含义不同

2.28086系统的结构和配置

8086存储器结构

✧常识：

存储空间以字节为单位，一个字节分配一个唯一的20位物理地址

两个连续的字节称为一个字，低地址对应低字节，高地址对应高字节

什么是段？

为什么要分段

由于8086可以寻址20位地址空间，所以字或字节必须表示成20位的二进制。

但是8086设计是用来执行16位计算的，它只能处理16位长的字。

所以必须设计一个巧妙的方法来表示地址----存储器分段。

◆20位物理地址的形成。

物理地址PA=段基址×

16+偏移地址

✧堆栈段的使用

强调：

以字为单位进行出入栈的操作，工作方式为“先进后出”。

课堂练习、分析

1）重点掌握：

8086微处理器的寄存器结构，特别是标志寄存器的取值和寄存器组的组成和作用。

2）重点掌握：

8086存储器分段、20位物理地址的形成、　

1）要求牢记8086CPU内部寄存器的名字、基本用法（这是学习汇编编程的基础）

第4课次授课计划

国庆休假

前次课程内容回顾

第5课次授课计划

第2章8086体系结构

（2）

2.28086系统的结构和配置（存储器结构）

了解最大及最小模式下管脚的不同定义；

掌握8086CPU访问存储器的方式；

掌握堆栈段的使用。

存储器的组成：

偶地址体、奇地址体

8086CPU访问存储器的方式；

BIU+EU

8086CPU的管脚：

40个

前次作业课堂评讲1、3、4（特别提醒注意第4题

（2）小题考虑周全）

8086CPU的管脚

◆讲清楚地址/数据线复用的问题，强调不得以而为之

✧存储器的组成：

偶数地址单元+奇数地址单元

难点分析（对照课件图分析）：

1将1MB的存储空间分成两个512KB的存储体，一个存储体中包含偶数地址单元，另一个包含奇数地址单元。

两个存储体之间采用字节交叉编址方式。

2偶数地址单元与数据总线的低8位相连，奇数地址单元与数据总线的高8位相连。

3地址总线A0用于区分当前访问的存储体。

✧

✧8086CPU访问存储体的方式

特别注意A0和

引脚的配合

由此推出“对准字”的概念：

从偶地址开始的字

✧存储器的分段

⏹？

1）主要学习了Intel8086存储器的组成和工作原理

8086存储器分段、20位物理地址的形成、CPU对存储器的访问方式。

1）思考：

段地址、偏移地址、物理地址的含义和相互关系

2）课后习题4-20

第6课次授课计划

第2章8086体系结构（3）

2.28086系统的结构和配置（输入/输出结构、最大和最小模式系统）

2.38086CPU内部时序

了解8086输入/输出结构；

理解最大和最小工作模式应用场合；

掌握最小工作模式的系统典型配置；

熟练掌握时序基本概念；

掌握最小模式下读写总线周期时序。

各种工作时序的分析

以字节为单位，1M存储空间分为偶地址体+奇地址体。

以偶地址开始的字称为“对准字”。

存储器的分段：

可分为若干个逻辑段（容量不大于64KB）

逻辑地址和物理地址：

物理地址（20位）=段基址（16位）×

16+偏移地址（16位）

堆栈段的使用：

以字为单位，遵循“先进后出”的原则

8086输入/输出结构

✧简单介绍CPU要通过接口与外设实现输入/输出，外设地址的编制方法和访问指令。

✧此部分内容不展开，到第5、6章深入学习。

8086的最小和最大模式系统

✧最大、最小模式应用场合

✧结合课件中的图分析最小、最大模式下系统典型配置。

最下模式重点讲。

◆重点强调：

地址锁存器的作用

8086CPU的地址/数据引脚复用，利用地址锁存器才能分离数据和地址信号。

　2.38086CPU的内部时序

时序基本概念

✧时钟周期（状态周期）：

CPU的最小定时单位，由系统时钟的频率确定。

若8086的主频为10MHz，一个时钟周期为100ns

✧总线周期（机器周期）：

CPU从存储器或I/O口存取一个字或字节的时间。

利用总线完成一次数据传送的时间

✧指令周期：

完成一条指令所需要的时间，由一个或多个总线周期组成

◆各周期间的关系：

时钟周期是最小时序单位，总线周期由若干时钟周期组成，指令周期包含若干总线周期（因指令功能而异）。

总线周期的时序

✧一个基本的总线周期由4个时钟周期组成，即T1、T2、T3、T4

✧CPU在T3周期时钟脉冲上升沿检测READY线号，若无效则插入若干Tw周期，直至READY信号有效。

最小模式下读写总线周期时序分析

✧对照课件图进行分析。

注意分析

、ALE、

、

、READY信号的变化

本章小结

1）8086CPU的内部结构：

2）8086CPU的寄存器结构（重点，要求熟记名字、使用）

3）8086CPU的引脚和功能：

40个，地址和数据复用

4）8086存储器结构：

分段、20位物理地址的形成、CPU对存储器的访问方式

5）8086CPU的内部时序：

明确计算机是一个时序系统，重点掌握几个周期的定义和关系。

前次作业随堂评讲

出现的错误多为计算错误，即没有使用十六进制运算原则。

第7课次授课计划

第3章8086的指令系统

（1）

3.18086指令的特点3.28086的寻址方式3.38086的指令格式及数据类型

了解8086指令的特点、格式

理解各种寻址方式（重点）

熟练掌握EA有效地址的计算（重点）

EA地址的计算

上一章学习了微机的基本结构和8086CPU的组成，特别是8086寄存器的组成、功能和作用，以及分段地址管理的基本原理。

已知微机的执行过程是由程序（指令的集合）控制执行的，本章将介绍其指令的格式、功能和应用编程。

38086的指令系统

基本概念：

指令、指令系统、程序、程序设计语言（机器语言、汇编语言和高级语言）

3.18086指令的特点（稍作解释）

3.38086的指令格式及数据类型

格式：

操作码+操作数

操作数个数：

单个、两个、三个（其中一个为指令隐含的）

操作数数据类型：

无符号数、有符号数、ASCII码、BCD数

3.28086的寻址方式

EA地址：

组合计算的逻辑偏移地址。

对应图3.1存储器地址分析

寻址方式：

如何寻找8086微理器指令的操作数来源的方式

✧立即、寄存器、直接、寄存器间接、基址/变址、基址+变址、串、I/O端口寻址

✧重点讲解结合例题和图分析讲解各寻址方式的含义，EA地址的计算

✧课堂练习课后习题1

小结：

主要介绍了8086的指令系统、指令格式，重点掌握各寻址方式的特点和EA的计算。

1）牢记各种寻址方式，思考访问存储器的寻址方式有哪几种？

本章总结

8086的寻址方式（掌握定义、各类寻址方式中EA的计算方法）

✧立即寻址

✧寄存器寻址

✧直接寻址

✧寄存器间接寻址

✧基址/变址寻址

✧基址＋变址寻址

✧串寻址

✧I/O端口寻址

8086指令格式和数据类型

8086指令集（每类指令中掌握常用指令）

✧数据传输类

✧算术运算类

✧逻辑运算类

✧串操作类

✧程序控制类

✧处理机控制类

✧指令的学习是后续章节特别是汇编语言程序设计的基础，要认真对待；

✧指令的学习不要死记硬背，要多读（例程）多想（可否用其他指令代替）多练

总结常用指令的格式、操作数要求、功能和应用

总结8086存储器寻址方式

第8课次授课计划

习题课：

第3章作业讲评

第4章存储器原理与接口

（1）

4.1存储器分类4.2多层存储结构概念4.3主存储器及存储控制

了解存储器的分类与性能，理解多层存储结构概念

掌握RAM和ROM的结构和工作原理

重点掌握主存储器的技术指标、基本组成、基本操作及存储器译码方式（重点）

RAM和ROM的工作原理、存储器译码方式

从第1章中已知计算机的基本结构由CPU、存储器、IO接口和BUS组成，计算机的所有软件程序都是存放存储器中，才能执行之。

从而应当清楚存储器的基本结构和工作原理。

4存储器原理与接口

4.1存储器分类

存储器概念：

许多存储单元的集合，用以存放计算机要执行的程序和有关数据。

每个存储单元有一个固定的地址，若存储器地址译码器的输入地址线为n，则存储器的单元数为2n。

存储器分类：

分类标准很多

✧按构成存储器的器件和存储介质分类，本章关注半导体存储器

✧按存储器存取方式分类，：

主要分为ROM和RAM

✧按在计算机中的作用分类：

主要分为主存、辅存和缓存

ROM和RAM

✧ROM（ReadOnlyMemory）意指只读存储器

◆工作原理：

对照课件图分析ROM存储单元电路

◆特点：

微机在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作。

电源关断，信息不会丢失，属于非易失性存储器件；

常用来存放不需要改变的信息。

◆根据工艺不同，还有MROM、PROM、EPROM、E2PROM

✧RAM（RandomAccessMemory）意指随机存取存储器。

微机工作过程中，可以随机地对其中的各个存储单元进行读／写操作。

◆分类：

静态随机存取存储器SRAM、动态随机存取存储器DRAM

对照课件图分别分析SRAM、DRAM存储单元电路

✧[课堂讨论]SRAM与DRAM的区别

SRAM

DRAM

信息保存方式

多个晶体管组成电路来保存

利用单个晶体管和寄生电容来保存

特点

✓状态稳定，只要不掉电，信息不丢失；

✓集成度低

✓速度快，可用于高速缓存

✓即使不掉电也会因电容放电而丢失信息，故需刷新电路；

✓电路简单，功耗小，集成度高；

✓容量较大；

4.2多层存储结构概念

存储器的作用是存储程序和数据，但由于对速度和容量的要求、价格因素的考虑等，需要将程序和数据存储在不同的器件和设备上，并基于此引申到以后的存储体系的建立。

对应课件上的图形分析多层存储结构的形成和功能。

4.3主存储器及存储控制

存储器的主要技术指标

存储器是用来存放程序和数据的，其衡量指标主要有：

存储容量、存取周期、取数时间、可靠性、性能价格比。

存储容量的表示。

[课堂提问]存储器容量与地址条数的关系？

主存储器的基本操作（对应课件图说明CPU对存储器的读写操作）

注意：

先送地址再进行数据传送，以及读写信号线的状态变化。

主存储器的基本组成

✧存储体：

是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。

✧外围电路：

地址译码电路、逻辑控制电路、输入/输出电路

✧地址译码方式（对应课件中的图进行分析）

◆单译码方式——字结构

◆双译码方式——复合译码方式

◆常用译码芯片介绍——74LS138